Álcoois, Éteres e Aminas

Álcoois, éteres e aminas são grupos funcionais que contêm heteroátomos, cujos pares de elétrons não ligantes de oxigênio e nitrogênio os tornam doadores e aceptores de ligações de hidrogênio, ácidos ou bases fracas e nucleófilos versáteis.

Definition

Este tópico aborda a química de compostos orgânicos que contêm grupos funcionais hidroxila (álcoois), com ponte de oxigênio (éteres) ou amino (aminas), e suas interconversões com funcionalidades relacionadas.

Scope

Este tópico abrange a preparação e as reações de álcoois (oxidação, substituição, desidratação, formação de ésteres), a síntese e a clivagem de éteres, incluindo epóxidos, e a basicidade, nucleofilicidade e química de acilação/alquilação de aminas.

Core questions

• Como o par de elétrons não ligantes do heteroátomo governa a acidez, basicidade e nucleofilicidade desses grupos?
• Como os álcoois são convertidos em outros grupos funcionais, como haletos, alcenos e carbonilas?
• Por que os epóxidos são muito mais reativos do que os éteres comuns?

Key theories

Ligação de hidrogênio e nucleofilicidade de heteroátomos

Os pares de elétrons não ligantes no oxigênio e nitrogênio permitem a ligação de hidrogênio, estabelecem o comportamento ácido-base desses grupos e os tornam nucleófilos eficazes em substituição e acilação.

Reatividade de abertura de anel de epóxido

A tensão do anel torna os epóxidos muito mais eletrófilos do que os éteres acíclicos; eles se abrem regiosseletivamente sob condições ácidas ou básicas com estereoquímica característica.

Mechanisms

Álcoois reagem na ligação C–O (substituição, eliminação) ou no oxigênio (acilação, oxidação); sua baixa capacidade como grupo de saída é frequentemente melhorada por protonação ou conversão em sulfonatos. Aminas atuam como bases e nucleófilos através do par de elétrons não ligantes do nitrogênio. A abertura de epóxidos ocorre com inversão no carbono atacado, com a regiosseletividade definida por condições ácidas versus básicas.

Clinical relevance

Grupos hidroxila e amino são ubíquos em fármacos e biomoléculas, onde medeiam a solubilidade em água, a ligação de hidrogênio a alvos e a conjugação metabólica. A basicidade das aminas é explorada para formar sais farmaceuticamente úteis.

History

A síntese de éteres de Williamson no século XIX e o desenvolvimento da química de aminas e álcoois através de transformações clássicas de grupos funcionais estabeleceram esses grupos como blocos construtores sintéticos centrais muito antes da compreensão mecanicista moderna.

Key figures

• Alexander Williamson
• Victor Grignard

Seminal works

• march2007

Frequently asked questions

Por que as aminas são básicas, mas as amidas não?

Em uma amina, o par de elétrons não ligantes do nitrogênio está livremente disponível para aceitar um próton, enquanto em uma amida esse par de elétrons não ligantes é deslocalizado para a carbonila adjacente, tornando-o muito menos disponível e o composto essencialmente não básico.

Por que os álcoois são maus grupos de saída em substituição?

O íon hidróxido é uma base forte e, portanto, um mau grupo de saída; os álcoois são geralmente ativados primeiro por protonação ou por conversão em um tosilato ou haleto antes da substituição.